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原文传递冷藏车厢内温度场模拟及其可适用性评价体系研究

论文题名：	冷藏车厢内温度场模拟及其可适用性评价体系研究
关键词：	冷藏车;车厢结构;温度场;分布规律;评价指标
摘要：	冷藏车是易腐食品冷链运输的重要工具，但其车厢内温度场的分布规律尚不明确，缺少可适用性评价体系，严重制约了冷藏车的制造精度与实用效益。本文以车厢长、宽、高为4.25m×1.9m×1.9m的城市配送冷藏车为研究对象，研究了车厢内外壁面平均热流密度的计算方法和车厢内温度场的分布规律，改进设计了车厢内温度场的导流结构，改善了温度场的均匀性，为冷藏车厢结构的优化设计提供了理论依据。研究了冷藏车厢内温度场与环境温度、车速、厢体厚度之间的关系，构建了冷藏车厢内温度场的可适用性评价体系。研制了冷藏车实验台，对车厢内温度场模拟结果的有效性和评价体系的适用性进行了实验验证。　　研究了车厢壁面的对流换热特性和热流密度的计算方法，揭示了车厢壁面热流密度的变化规律。研究了车厢内壁面对流换热系数和车速对内壁面热流密度的影响，结果表明，车厢内壁面平均热流密度随着内壁面对流换热系数和车速的增加而增大，但是当车速达到5m/s后平均热流密度基本不随车速变化。模拟研究了车厢外壁面的平均热流密度，结果表明，不同外壁面的平均热流密度差较大，而且随着环境温度的增加而增大;平均热流密度模拟结果与理论模型计算结果的变化趋势基本一致;壁面2、3、4、5和6的平均热流密度随车速增加而呈线性增大趋势。数值拟合了车厢内壁面的对流换热系数，提出了一种壁面平均热流密度的计算方法。　　研究了车厢环境条件和车厢内顶部导流结构对冷藏车厢内温度场分布的影响，揭示了堆垛区温度场的分布规律。模拟研究了环境温度、车速和载货状态对冷藏车厢内温度场分布的影响规律，结果表明，冷藏车厢内的冷气流从蒸发器射出后沿着主流方向逐渐发散，在主流方向上气流温度逐渐升高，在冷藏车厢的中上部形成主流区域，车厢前部整体温度高于后部;主气流在车厢后下角区域形成低温区，沿车厢底部向前温度逐步升高;在车厢中下部形成回流区域，在车厢拐角和中部区域形成了局部涡流和扰流区域。研究了车厢内顶部导流结构对温度场的影响，结果表明，在顶送风方式下，采用开孔率为30％的导流风道和条形风口，运载肉匹时车厢内温度场的均匀性提高。研究了堆垛区温度场的概率分布，结果表明，堆垛区温度场的概率密度均符合高斯分布;环境温度的升高使车厢内温度场的整体温度上升、温度分布范围扩大。　　研究了车厢内温度场的可适用性评价指标、评价体系和标准温度场评价指标数学模型。创建了车厢内温度场的可适用性评价体系，该评价体系包括温度场平均温度、温度不均匀系数和温度极差等基本评价指标，平均偏离温差比、温度不均匀系数比和温度极差比等扩展评价指标。标准温度场评价指标数学模型表征了标准温度场平均温度、温度不均匀系数和温度极差等评价指标与容积率之间的关系，实验验证了该模型的应用有效性。　　研制了冷藏车厢内温度场测试实验台，研究了车厢内温度场测试数据的分布规律。温度场测试实验台能模拟-10℃～45℃自然环境温度范围和0-100km/h车速;实验验证了车厢内温度场模拟结果的有效性。研究了车厢内温度场测试数据的概率分布和概率密度分布，结果表明，温度场测试数据的概率密度变化规律符合高斯分布，该分布规律与车厢内温度场模拟结果的分布规律一致，温度场的测试结果略小于模拟结果，二者之间的偏差小于10％。实验研究了送风模式对车厢内测试温度场的影响，结果表明，条形风口设置20mm挡板的送风模式改善温度场均匀性的效果最好，高温区域明显缩小，温度场平均温度降低，这一实验结果与模拟结果一致。利用标准温度场评价体系评价了测试温度场的可适用性，为优化标准温度场评价指标、实际车厢内温度场评价指标及其工况条件指明了方向。
作者：	王家敏
专业：	机械制造及其自动化
导师：	黄传真
授予学位：	博士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文